
Фантастиката е реалност: Изобретиха мантия невидимка
Учените издигнаха технологията на съвсем ново ниво, като вдъхнаха живот на мантията невидимка на Хари Потър. Фантастиката вече е реалност.
Chu Junhao разкри изобретението си на виртуално събитие, наречено Super Night of Science, с кадри, споделени по-късно онлайн.
Клиповете показват мъж, придружен от двама асистенти, държащ лист в реален размер. Те демонстрират как работи полупрозрачният материал, като първоначално го поставят пред краката на мъжа, за да ги покажат в пълен размер.
Манипулиране на светлината
Обяснението е, че невидимката работи чрез използване на материали, които манипулират светлината и създават впечатление за невидимост.
Докато някои хора вярват, че това е измама, други останаха зашеметени от откритието и незабавно наводниха X/Twitter със своите снимки.
„Хари Потър изпревари времето си с това“
…, пошегува се един човек, докато друг изрази възхищението си от напредналите технологии, като написа:
„Човешката технология е невероятна, нещата от научната фантастика наистина оживяват, просто се надявайте, че тези неща ще се използват със съвест.”
Трети се засмя:
„Това не е невидимост. Това е скриване. Все още можете да го видите. Не можете да влезете незабелязани в банката с това.“
China unveiled an actual, real life invisibility cloak. Which means they have had it for years now and maxed out its usage. Because only an idiot would announce to the world they have invisibility cloaks pic.twitter.com/aZCrTzvldj
— Dante (@DanteTheDon) December 7, 2023
Как работи мантията невидимка?
Признайте си го. Бихте искали да притежавате наметало невидимка. Особено ако сте изрекли някоя глупост не където трябва? Просто обличате вълшебната си дреха и изчезвате от нахалните погледи. Искате да чуете какво всъщност казва вашият шеф за вас? Влизате направо в неговия или нейния офис и кротичко слухтите с одеалото.
Такива фантастични модни аксесоари са станали абсурдно стандартни в света на научната фантастика и фентъзито. Всеки, от Хари Потър и неговия приятел Рон Уизли до междугалактически ловци на сафари, има поне една невидима блуза в гардероба си, но какво да кажем за нас, бедните глупаци в реалния свят?
Абсолютна реалност
Е, мъгъли, науката има добри новини за нас: мантиите невидимки са реалност. Въпреки че технологията далеч не е съвършена и няма да осигури действителна невидимост като истинско наметало невидимка, ние ще ви преведем през вашите опции за наметало невидимка.
Първо, нека изпробваме това невидимо наметало от въглеродни нанотръби за размер и изпитаме чудесата на ефекта на миража.
Ефектът Мираж: въглеродни нанотръби
Вероятно сте най-запознати с миражите от приказки за пустинни скитници, които зърват далечен оазис, само за да открият, че това е само мираж – няма чудодейно езеро с питейна вода, само още горещ пясък.
Горещият пясък е ключът към ефекта на миража (или фототермичното отклонение), тъй като твърдата температурна разлика между пясъка и въздуха огъва или пречупва светлинните лъчи. Пречупването насочва светлинните лъчи нагоре към очите на зрителя, вместо да ги отблъсква от повърхността.
В класическия пример на пустинния мираж, този ефект кара “локва” небе да се появи на земята, което логичният (и жаден) мозък интерпретира като басейн с вода. Вероятно сте виждали подобни ефекти върху горещи пътни настилки, като далечните участъци от пътя изглеждат сякаш блестят от натрупана вода.
Първо, нека изпробваме това невидимо наметало от въглеродни нанотръби за размер и изпитаме чудесата на ефекта на миража.
Ефектът Мираж: въглеродни нанотръби
Вероятно сте най-запознати с миражите от приказки за пустинни скитници, които зърват далечен оазис, единствено за да открият, че това е само мираж. Няма чудодейно езеро с питейна вода, само още горещ пясък…
Горещият пясък е ключът към ефекта на миража (или фототермичното отклонение). Твърдата температурна разлика между пясъка и въздуха огъва или пречупва светлинните лъчи. Пречупването насочва светлинните лъчи нагоре към очите на зрителя, вместо да ги отблъсква от повърхността.
В класическия пример на пустинния мираж, този ефект кара “локва” небе да се появи на земята, което логичният (и жаден) мозък интерпретира като басейн с вода. Вероятно сте виждали подобни ефекти върху горещи пътни настилки, като далечните участъци от пътя изглеждат сякаш блестят от натрупана вода.
Експериментиране и потенциал
През 2011 г. изследователи от Университета на Тексас към Института за нанотехнологии в Далас успяха да се възползват от този ефект. Те използвали листове въглеродни нанотръби, листове въглерод, увити в цилиндрични тръби. Всеки лист е с дебелина едва колкото една молекула, но е здрава като стомана, защото въглеродните атоми във всяка тръба са свързани невероятно здраво. Тези листове също са отлични проводници на топлина, което ги прави идеални създатели на миражи.
В експеримента изследователите нагрели листовете електрически, което пренесло топлината в околната среда. Това накарало светлината да се изкриви от листа от въглеродни нанотръби, ефективно прикривайки всичко зад него с невидимост.
Излишно е да казваме, че няма много места, където бихте искали да носите малко, супер нагрято термично камуфлажно яке, което трябва да остане потопено във вода, но експериментът демонстрира потенциала за такива материали. След време изследването може да даде възможност не само за наметала-невидимки, но и за други огъващи светлината устройства – всички те с удобен превключвател за включване/изключване.
Концепцията за метаматериали
Сега, нека се вмъкнем в наметалото невидимка, направено от метаматериали.
Използване на метаматериали за огъване на светлинни вълни
Метаматериалите предлагат по-завладяваща визия на технологията за невидимост, без необходимост от множество проектори и камери. За първи път концептуализирани от руския физик Виктор Веселаго през 1967 г., тези малки изкуствени структури са по-малки от дължината на вълната на светлината и показват отрицателни електромагнитни свойства, които влияят на това как даден обект взаимодейства с електромагнитните полета.
Пречупване и взаимодействие на вълните
Всички естествени материали имат положителен индекс на пречупване и това диктува как светлинните вълни взаимодействат с тях. Пречупването произтича отчасти от химическия състав, но вътрешната структура играе още по-важна роля. Ако променим структурата на материал в достатъчно малък мащаб, можем да променим начина, по който те пречупват входящите вълни – дори да принудим да преминем от положително към отрицателно пречупване.
Не забравяйте, че изображенията достигат до нас чрез светлинни вълни. Звуците достигат до нас чрез звукови вълни. Ако можете да насочите тези вълни около обект, можете ефективно да го скриете от поглед или звук.
Представете си малък поток. Ако залепите пакетче чай, пълно с червена боя в течащата вода, присъствието ѝ ще бъде очевидно надолу по течението, благодарение на начина, по който променя цвета, вкуса и миризмата на водата. Но какво ще стане, ако можете да отклоните водата около пакетчето чай?
Метаматериална тъкан и енергийни вълни
През 2006 г. Дейвид Смит от университета Дюк взел по-ранна теория, поставена от английския теоретичен физик Джон Пендри, и я използвал, за да създаде метаматериал, способен да изкриви потока от микровълни. Метаматериалната тъкан на Смит се състояла от концентрични пръстени, съдържащи електронни микровълнови изкривяващи устройства. Когато се активират, те насочват специфични за честотата микровълни около централната част на материала.
Очевидно хората не виждат в микровълновия спектър, но технологията показва, че енергийните вълни могат да бъдат насочени около обект. Представете си наметало, което може да отклони изстреляната от сламка топка на третокласник, да я премести около този, който я носи и да я остави да продължи от другата страна, сякаш траекторията ѝ я е отвела, без да се противопоставя, направо през човека в наметалото. Сега колко по-трудно би било да се отклони камък? Куршум?
Метаматериалите на Смит доказаха метода. Рецептата за невидимост се крие в адаптирането ѝ към различни вълни.
Най-малката граница
Метаматериалите, творение на науката, не се срещат естествено. За да създадат миниатюрните структури, необходими за пренасочване на електромагнитните вълни, учените използват нанотехнологии.
Метаматериали: Невидими танкове
През 2007 г. Игор Смолянинов от Университета на Мериленд поведе своя екип още по-далеч по пътя към невидимостта. Включвайки по-ранни теории, предложени от Владимир Шалев от университета Пърдю, Смолянинов конструира метаматериал, способен да огъва видимата светлина около обект.
Широко само 10 микрометра, мантията Purdue използва концентрични златни пръстени, инжектирани с поляризирана цианова светлина. Тези пръстени насочват входящите светлинни вълни далеч от скрития обект, което на практика го прави невидим. Китайски физици от университета в Ухан пренесоха тази концепция в звуковия диапазон, като предложиха създаването на акустична невидима мантия, способна да отклонява звуковите вълни около обект.
За момента метаматериалните наметала невидимки са донякъде ограничени откъм функции. Те не само са малки, те са ограничени до две измерения — едва ли това е нещото, от което ще имате нужда, за да изчезнете в пейзажа на 3-D военна зона.
Плюс това полученото наметало би тежало повече, отколкото дори един пораснал магьосник би могъл да се надява да мъкне наоколо. В резултат на това технологията може да е по-подходяща за приложения като скриване на стационарни сгради или превозни средства, като например танк.

АВТОР: Руслана Петрова
